CN112146028A - 根据面部朝向提供照明的台灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种根据头部朝向提供照明的台灯，包括灯座、灯架和灯罩，所述的灯罩的下部设置照明窗口，所述的灯座上设置摄像头，采集用户的头部转动，所述的灯罩内设置电子控制装置，所述的电子控制装置设置电源电路和进行集中控制的处理器，所述的电源电路连接常亮LED组，所述的常亮LED组均匀设置在所述的照明窗口内，所述的处理器连接所述的摄像头和调光电路，所述的调光电路连接调光LED组，所述的调光LED组包括若干调光LED单元Li，所述的调光LED单元Li横向均匀设置在所述的照明窗口内，所述的处理器内部设置根据头部朝向提供照明方法，包括以下步骤：计算头部正向位置，计算头部左右位移，计算调光位置。

Description

根据面部朝向提供照明的台灯

技术领域

本发明涉及根据面部朝向提供照明的台灯，属于家用电器领域。

背景技术

台灯是夜晚学习工作的必要照明工具。台灯的关键功能部件从最初的白炽灯，已经发展为节能灯，进一步被LED灯替代。LED灯为冷光源，发光效率高，同样的照明亮度所需要的功率大大降低，从而节约能源。进一步，在绝大部分情况下，学习和工作所需的有效区域其实很小，只是人眼关注的一小块区域，如果只将这部分区域的照明亮度达到阅读要求，而其他区域降低照明强度，这样不仅可以减少功耗，而且减少反射进眼睛的光线，减轻人眼的疲劳。同时，也增加台灯的智能程度，提高用户的读书乐趣。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出根据面部朝向提供照明的台灯，通过图像识别用户面部的转动，动态调整照明聚焦区域，实现节能和减轻用眼疲劳的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

根据面部朝向提供照明的台灯，包括灯座、灯架和灯罩，所述的灯罩的下部设置照明窗口，所述的灯座上设置电源开关，所述的灯座上设置摄像头，采集用户的面部转动，焦距为f，像素宽度为s，所述的灯罩内设置电子控制装置，所述的电子控制装置设置电源电路和进行集中控制的处理器，所述的电源电路提供照明电源和所述的电子控制装置的其他部件需要的适配电源，所述的电源电路连接常亮LED组，所述的常亮LED组均匀设置在所述的照明窗口内，所述的处理器连接所述的摄像头和调光电路，所述的调光电路连接调光LED组，所述的调光LED组包括若干调光LED单元Li，所述的调光LED单元Li横向均匀设置在所述的照明窗口内，其中i=0，±1，±2...，代表所述的调光LED单元Li的横向位置，i为0，代表中间位置，i>0，代表右侧位置，i<0，代表左侧位置，所述的处理器内部设置根据面部朝向提供照明方法。

所述的调光LED单元Li设置P沟道的MOS管，所述的MOS管的源极连接所述的电源电路输出的照明电源，所述的MOS管的栅极连接所述的处理器的控制端口，所述的MOS管的漏极连接若干串联的LED发光管的阳极，所述的LED发光管的阴极接地。

所述的根据面部朝向提供照明方法包括以下步骤：

(1)、计算面部正向位置：所述的处理器通过所述的摄像头，连续多次获取用户的面部图像f^k(x,y)，k=0,1,2....N-1，x和y为像素坐标，N为图像采集的次数；获取用户鼻尖的x坐标值x^k；对x^k取平均值得到面部正向的位置x₀=

；

(2)、计算面部左右位移：所述的处理器通过所述的摄像头，获取用户的面部图像f(x,y)；获取用户鼻尖的坐标x；计算用户鼻尖相对于所述的摄像头的光学中心的旋转角度θ=arctan[(x-x₀)·s/f]；

(3)、计算调光位置：计算应该点亮的所述的调光LED单元Li的编号i=θ/Δθ，其中Δθ为单个调光LED单元Li对应的照明角度系数，然后所述的处理器点亮所述的调光LED单元Li。

本专利的有益效果主要表现在：1、通过摄像头采集用户面部图像，判断面部的朝向，从而调整照明聚焦区域，实现进一步节能的目标；2、总体照明强敌降低，减少反射进眼睛的光线，减轻人眼的疲劳。

附图说明

图1是本发明的外观图；

图2是本发明的电子控制装置的原理图；

图3是本发明的调光电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1-3，根据面部朝向提供照明的台灯，包括灯座1、灯架2和灯罩3，所述的灯罩3的下部设置照明窗口4。所述的灯架2起到支撑作用，所述的灯罩3起到容纳的作用，所述的照明窗口4正对阅读区，可容纳产生照明的光源。

所述的灯座1上设置电源开关5，用于接通电源。

所述的灯座1上设置摄像头6，采集用户的面部转动，参数为：焦距为f，像素宽度为s。

所述的灯罩3内设置电子控制装置，所述的电子控制装置设置电源电路11和进行集中控制的处理器7。所述的电源电路11的输入端连接所述的电源开关5，提供照明电源和所述的电子控制装置的其他部件需要的适配电源。所述的电源电路11的照明电源连接常亮LED组9，所述的常亮LED组9均匀设置在所述的照明窗口4内。当所述的电源开关5闭合而接通外部输入电源，所述的电源电路11就可以驱动所述的常亮LED组9工作，为用户提供基础照明。所述的处理器7连接所述的摄像头6和调光电路8。所述的摄像头6采集用户的面部图像，并传输给所述的处理器7进行处理。所述的调光电路8连接调光LED组10，所述的调光LED组10包括若干调光LED单元Li，所述的调光LED单元Li横向均匀设置在所述的照明窗口4内，其中i=0，±1，±2...，代表所述的调光LED单元Li的横向位置，i为0，代表中间位置，i>0，代表右侧位置，i<0，代表左侧位置。

所述的调光LED单元Li设置P沟道的MOS管12，所述的MOS管12的源极连接所述的电源电路11输出的照明电源，所述的MOS管12的栅极连接所述的处理器7的控制端口，所述的MOS管12的漏极连接若干串联的LED发光管13的阳极，所述的LED发光管13的阴极接地。当所述的处理器7通过控制端口导通一个所述的MOS管12，相连接的LED发光管13点亮，进行聚焦照明。

所述的处理器7内部设置根据面部朝向提供照明方法，所述的根据面部朝向提供照明方法包括以下步骤：

(1)、计算面部正向位置：所述的处理器7通过所述的摄像头6，连续多次获取用户的面部图像f^k(x,y)，k=0,1,2....N-1，x和y为像素坐标，N为图像采集的次数；获取用户鼻尖的x坐标值x^k；对x^k取平均值得到面部正向的位置x₀=

；

步骤(1)是学习用户面部正向的位置，多次采集面部图像，并获取用户鼻尖的位置，取x坐标值x^k进行均值计算，得到面部正向的位置x₀。

(2)、计算面部左右位移：所述的处理器7通过所述的摄像头6，获取用户的面部图像f(x,y)；获取用户鼻尖的坐标x；计算用户鼻尖相对于所述的摄像头6的光学中心的旋转角度θ=arctan[(x-x₀)·s/f]；

其中旋转角度θ是用户鼻尖的运动位移在所述的摄像头6中的投影，相对光学中心的角度，向左运动，则旋转角度θ为负，向右运动，则旋转角度θ为正。

(3)、计算调光位置：计算应该点亮的所述的调光LED单元Li的编号i=θ/Δθ，其中Δθ为单个调光LED单元Li对应的照明角度系数，然后所述的处理器7点亮所述的调光LED单元Li。

每个调光LED单元Li都对应了一定的照明区域，并形成一定角度，即单个调光LED单元Li对应的照明角度系数Δθ。根据旋转角度θ计算应该点亮的调光LED单元Li，从而实现聚焦照明区域与用户面部的朝向对应，从而与用户眼睛的聚焦区域重合。

Claims (3)

1.根据面部朝向提供照明的台灯，包括灯座、灯架和灯罩，所述的灯罩的下部设置照明窗口，所述的灯座上设置电源开关，其特征在于：所述的灯座上设置摄像头，采集用户的面部转动，焦距为f，像素宽度为s，所述的灯罩内设置电子控制装置，所述的电子控制装置设置电源电路和进行集中控制的处理器，所述的电源电路提供照明电源和所述的电子控制装置的其他部件需要的适配电源，所述的电源电路连接常亮LED组，所述的常亮LED组均匀设置在所述的照明窗口内，所述的处理器连接所述的摄像头和调光电路，所述的调光电路连接调光LED组，所述的调光LED组包括若干调光LED单元Li，所述的调光LED单元Li横向均匀设置在所述的照明窗口内，其中i=0，±1，±2...，代表所述的调光LED单元Li的横向位置，i为0，代表中间位置，i>0，代表右侧位置，i<0，代表左侧位置，所述的处理器内部设置根据面部朝向提供照明方法。

2.根据权利要求1所述的根据面部朝向提供照明的台灯，其特征是：所述的调光LED单元Li设置P沟道的MOS管，所述的MOS管的源极连接所述的电源电路输出的照明电源，所述的MOS管的栅极连接所述的处理器的控制端口，所述的MOS管的漏极连接若干串联的LED发光管的阳极，所述的LED发光管的阴极接地。

3.根据权利要求1所述的根据面部朝向提供照明的台灯，其特征是：所述的根据面部朝向提供照明方法包括以下步骤：

(1)、计算面部正向位置：所述的处理器通过所述的摄像头，连续多次获取用户的面部图像f^k(x,y)，k=0,1,2....N-1，x和y为像素坐标，N为图像采集的次数；获取用户鼻尖的x坐标值x^k；对x^k取平均值得到面部正向的位置x₀=

；

(2)、计算面部左右位移：所述的处理器通过所述的摄像头，获取用户的面部图像f(x,y)；获取用户鼻尖的坐标x；计算用户鼻尖相对于所述的摄像头的光学中心的旋转角度θ=arctan[(x-x₀)·s/f]；

(3)、计算调光位置：计算应该点亮的所述的调光LED单元Li的编号i=θ/Δθ，其中Δθ为单个调光LED单元Li对应的照明角度系数，然后所述的处理器点亮所述的调光LED单元Li。

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